Створення системи резервного копіювання інформації

 

Вступ

Хто володіє інформацією - той володіє  світом – цей принцип, актуальний для всієї історії людства, наприкінці ХХ століття став актуальним як ніколи до цього. У ХХ Столітті відбулася  трансформація суспільства із промислового на суспільство інформатики. Жодна  з трансформацій суспільства  ХХ століття не криє в собі стільки  складнощів і сили, як мегазсув людства  до суспільства інформатики.

Якісний зсув до суспільства інформації вже відбувся, Рушійною силою промислової  революції XVIII століття в Англії стала парова машина. Революція визначила швидкий розвиток багатьох галузей промисловості, включаючи залізниці, фабрики, пароплави. Використовуючи цю нову промислову силу, Англія стала володарем морів і протягом двох віків зберігала лідерські позиції. Сучасна інформаційна революція за своїми потенційними можливостями і залежно від умов, що складаються, набагато перевищує попередню. Лише ті компанії, які, вступаючи на новий шлях розвитку, слідуючи мегатенденції, можуть досягти успіху в майбутньому. І навпаки, ті компанії, які залишаться осторонь мегатенденції і будуть продовжувати діяти на основі категорій старого промислового суспільства, неминуче перейдуть до розряду відсталих і з часом зникнуть. Обрати інший шлях, ігноруючи мегатенденцію, все одно що плисти проти течії. Доказом цього є успіх компаній, діяльність яких базується на інформаційних технологіях. Ці компанії перебувають на хвилі успіху – мають найбільші прибутки, найвищі темпи розвитку. Наприклад, Японія, не маючи шансів в індустріальному суспільстві, через відсутність природних ресурсів, стала однією з найбагатших і найрозвинутіших країн світу, виробляючи інформацію в різноманітних її проявах. Ця тенденція підтверджується і розвитком виробництва: найшвидше розвиваються галузі, засновані на інформаційних технологіях. Якщо порівнювати розвиток ринків, то ринок інформації розширюється невпинно. Ще кілька десятиріч тому першість тримав ринок послуг. Нині ж темпи розвитку ринку інформації випереджають темпи розвитку ринку послуг більше, ніж у 25 разів.

Сучасний світ практично неможливо  уявити без нових інформаційних  технологій, в основі яких лежить широке використання комп'ютерної техніки  та новітніх засобів комунікацій. Сьогодні комп'ютери впроваджуються в різноманітні галузі людської діяльності. Безліч організацій  та установ широко використовують їх у своїй повсякденній діяльності, переважна більшість грошових контрактів здійснюється за допомогою комп'ютерів у формі депонування. При цьому  діяльність більшості організацій  в значній мірі залежить від функціональних можливостей їхньої системи обробки  даних.

Разом із зручностями від використання комп'ютерної техніки виникає  ризик втрати важливої інформації, тому метою даної роботи є розробка механізму для збереження інформації, створення алгоритму для його втілення та розробка програмного продукту.

Виникає необхідність розробити простий  у використанні та надійний в роботі програмний продукт, що дасть змогу  безпечно зберігати важливу інформацію на комп’ютерах. Дане твердження було прийнято за гіпотезу наукової роботи.

Зважаючи на викладені твердження завдання досліджень полягають в наступному:

1. розглянути існуючі способи для надійного збереження інформації;
2. створити механізм для надійного збереження інформації;
3. розробити алгоритм програми;
4. створити програму для надійного збереження інформації засобами мови програмування.

 

 

 

 

1. Засоби надійного збереження інформації

Цілком виключити можливість утрати даних практично неможливо. Можна лише знизити її імовірність  і полегшити відновлення. Комплексний  підхід до цієї проблеми допоможе уникнути і зайвих труднощів, і непередбачених витрат.

Щоб вибудувати ефективну  систему збереження інформації, слід визначити її основні параметри:

• вартість даних, що захищаються. Цей параметр визначає максимальну вартість засобів, що має сенс затратити на захист даних;
• максимально можлива втрата. Цей параметр визначає частоту резервного копіювання даних;
• максимально припустимий час відновлення. Цей параметр визначає наявність або відсутність необхідності в "гарячому" резервуванні системи.

Проблему надійного збереження даних "просто" вирішити, якщо встановити пару файл-серверів, що працюватимуть  паралельно, та забезпечити оперативну заміну всіх компонентів системи, включаючи  процесори. Однак для домашнього комп’ютера такі витрати є зовсім зайвими, а для підприємства виправдані за умови, коли навіть незначне простоювання техніки обертається великими збитками. На жаль, бюджети більшості фірм дозволяють придбати хіба що пристрої безперебійного живлення.

Усі способи захисту даних  від утрати будуються на їх дублюванні. Фізичний рівень захисту використовує так звані "дзеркальні" диски, логічний рівень передбачає створення  копій.

Надійний захист від утрати даних може бути створено лише з  використанням обох рівнів. Якщо працюють два "дзеркальні" диски, то вони захистять  дані при відмові одного з них. Однак у разі ушкодження файлової системи вони не допоможуть.

Без сумніву, резервне копіювання - надійний і необхідний спосіб збереження і захисту даних. Частота його використання і спосіб копіювання залежать від конфігурації системи і характеру даних.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 RAID масив

RAID розшифровується як Redundat Array of Inexpensive Disks або як Redundant Array of Independent Disks (Достатній Масив недорогих Дисків або Достатній Массив Незалежних Дисків). У RAID масив об’єднуються декілька фізичних дисків, в результаті чого ці диски управляються одним контролером і розглядаються системою як один масив, тобто, як один диск. В результаті збільшується або продуктивність масиву, або надійність в порівнянні з одним диском, або і те й інше. При об’єднанні вінчестерів в RAID масив, можливі різні конфігурації побудови масиву, в залежності від того, по яким принципам контролер буде працювати з кожним винчестером.

 Розрізняють декілька рівнів  RAID масивів:

• RAID 1 - Призначений для тих, кому вкрай важлива інформація на жорсткому диску, а динамічна її зміна унеможливлює постійне резервне копіювання. RAID першого рівня, використовує дзеркалювання, тобто, контролер дублює вміст одного вінчестера на інший, щоб у разі виходу з ладу одного з носіїв, на другому залишилася точна копія вмісту першого. На жаль, RAID 1 не може захистити від знищення інформації вірусами, або іншої втрати інформації з вини операційної системи або програмного забезпечення. RAID 1 збільшує ресурс дискової підсистеми, її час напрацювання на відмову. Навряд чи два вінчестера вийдуть з ладу одночасно (якщо їм не допомогти), а якщо зламається один з них, то його варто просто замінити на новий і RAID контролер відновить функціонування масиву.
• RAID 0 - Можна сказати, що RAID 0 є протилежністю RAID 1. У випадку установки вінчестерів в RAID масив нульового рівня, контролер так само використовує декілька фізичних дисків як один логічний, розподіляючи записувати інформацію по кожному з них. RAID 0 так само прийнято називати “Stripping”, тому що контролери ніби розкидають запис інформації відразу на кілька вінчестерів, але не дублюють її. У результаті обсяг дискової підсистеми зростає разом з ризиком втрати інформації, так як вихід з ладу одного будь-якого винчестера в RAID масиві нульового рівня призводить до втрати даних всього масиву. Але переваги RAID 0 в тому, що обсяг дискового масиву нульового рівня буде складатися з обсягів всіх вінчестерів, що входять в масив. Це важливо, якщо ви працюєте з величезними файлами (бази даних або відеофайли), які просто не можуть вміститися на одному фізичному диску, але відмінно розмістяться на одному логічному, зібраному RAID-контролером з двох.
• RAID 10 / 0 1 - RAID масив 10 рівня та RAID 0 +1 схожі в тому, що використання цих масивів призводить до збільшення продуктивності та надійності, так як ці масиви комбінують в собі можливості RAID 0 і RAID 1, хоча роблять це по-різному . RAID 10 розподіляє інформацію з віддзеркалюванням дисків, а RAID 0 +1 є масивом, що складається ніби зз двох створених один щодо одного RAID 0 масивів. У випадку RAID 10 ми маємо справу з розподілом по дзеркалах, а у випадку з RAID 0 +1 - з дзеркалюванням розподіленої інформації.
• RAID 5 - Цей тип масиву розподіляє інформацію по декількох вінчестерах, як і в RAID 0, але при цьому враховує парність. Індекс парності зберігається на кожному диску, що входить до масиву. Перевірка парності трохи знижує продуктивність RAID 5 масиву в цілому, але значно збільшує надійність в порівнянні з іншими рівнями RAID. Якщо в масиві п’ятого рівня один з дисків виходить із ладу, контролер відновлює масив, використовуючи індекси парності, читаються з інших фізичних дисків.

Таким чином, ми бачимо, що RAID 0 дає  користувачеві найбільшу продуктивність, за яку доводиться платити найменшою  надійністю масиву, навіть меншою, ніж  надійність одного диска. І чим більше вінчестерів буде об’єднано в  масив, тим менше буде його надійність. RAID 1 навпаки збільшує надійність, але  не дає приросту в продуктивності та обсяг масиву буде в два рази нижче, ніж сумарний обсяг усіх вінчестерів, що входять до його складу. RAID 10 та RAID 0 +1 так само дозволяють використовувати лише половину обсягу всіх вінчестерів, але при цьому підвищують продуктивність і надійність дискової підсистеми. RAID 5 є як би універсальним способом по надійності та використанню обсягу що входять до складу вінчестерів, але використання цього способу знижує продуктивність дискової підсистеми.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Резервне копіювання даних

Резервне копіювання –  це процес виготовлення копії файлів, що знаходяться на жорсткому диску  або на незалежному носієві інформації з метою відновлення початкових даних, у випадку, якщо оригінал буде загублений чи пошкоджений з різних причин.

Існують три види резервного копіювання – повне резервування і два види часткового резервування: так звані, додаткове і диференціальне.

Повне резервування, зазвичай, охоплює всю системну інформацію та всі файли користувача. Його рекомендують проводити, принаймні, щотижня. Повне  копіювання не продуктивно застосовувати  як єдиний метод через великі ресурсні витрати: часові, трудові, системні. До плюсів цього способу можна віднести можливість швидкого відновлення даних  та системи за одну операцію.

При додатковому резервуванні відбувається копіювання тільки тих  файлів, які були створені за час  між резервуванням. У середньому, додаткове резервування займає менше  часу, ніж повне. В той же час  на процес відновлення потрібно більше часу, оскільки дані відновлюються  в порядку створення додаткових копій. Чим триваліший період між  повним копіюванням, тим більше додаткових копій утворюється.

При диференціальному резервуванні зберігається заново кожен файл, який був змінений з моменту останнього повного резервування. Диференціальне резервування прискорює процес відновлення. При відновленні необхідно тільки дві копії: повна і остання  диференційована. При такому копіюванні може зростати розмір останньої копії, що зумовлює періодичність повного  копіювання. Популярність диференційованого  резервування росте, оскільки всі копії  файлів робляться в певні моменти  часу, що дуже важливо при, наприклад, зараженні вірусами.

Суть пофайлового резервування можна зрозуміти з назви: копіюються тільки вибрані користувачем файли. Таке резервування потребує мінімальних  затрат ресурсів, але придатне лише для приватного користувача.

Пофайловий метод зручний, якщо об'єм вільного місця на диску  обмежений, а час відновлення  системи не має істотного значення, тобто для індивідуального користувача. Для корпоративних користувачів слід віддати перевагу створенню  образів дисків з певною періодичністю  у поєднанні з пофайловим копіюванням  у проміжках між створенням повних образів.

Оволодіння методикою  резервного копіювання – невід'ємний  атрибут професіоналізму користувача  і системного адміністратора. Витікає  вона з обсягів резервного копіювання та обраного користувачем рішення для  себе, якими методами і на якому  рівні зберігатиметься інформація (від цього залежить необхідне  програмне і апаратне забезпечення), об'єму необхідної до збереження інформації (від цього залежать вибрані інформаційні носії), розміру і структури локальної  мережі (від цього залежить реальний механізм систематичного виконання  копіювання, трудові і тимчасові  витрати).

Для виконання процедури  резервного копіювання при достатньому  обсязі резервного копіювання, зазвичай, створюються спеціальні програмно-апаратні комплекси, які ще називають системами  резервного копіювання. Вони якраз  і призначені як для проведення регулярного  автоматичного копіювання системних  і призначених для користувача  даних, так і для їх оперативного відновлення.

Проте для чималого числа  малих і середніх підприємств, персональних користувачів такі комплекси не тільки не по кишені, але і просто не потрібні через скромні об'єми критично важливої інформації. В цьому випадку  для зберігання архівів дешевше  використовувати звичайні жорсткі  диски, розмір яких доходить у наш  час до 400 GB.

Зберігання інформації окремо від системних файлів вже довгі  роки є неписаним правилом для  багатьох користувачів та системних  адміністраторів. Для персонального  користувача це означає, як мінімум, поділ жорсткого диска на три  логічні диски: для системи, для  додатків, для даних. Для корпоративного користувача з великим об'ємом інформації – розміщення інформації на інших – не системних – фізичних дисках. Цей захід полегшує і саму операцію копіювання даних.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Механізм для надійного збереження інформації та огляд існуючих рішень.